डिझेल इंजेक्शन सिस्टम. डिझाइन, फायदे आणि तोटे

पेट्रोल इंजिनच्या विपरीत, डिझेल इंजिनमध्ये सुरुवातीपासूनच इंधन इंजेक्शन होते. फक्त इंजेक्शन सिस्टीम, फिटिंग्ज आणि सिलिंडरला पुरवलेल्या इंधनाचा दाब बदलला.

डिझेल इंजिनचे कार्य तत्त्व, सामान्यत: डिझेल इंजिन म्हणून ओळखले जाते, ते गॅसोलीन इंजिनपेक्षा पूर्णपणे भिन्न आहे. इंधन ट्रकमध्ये, इंधन-वायु मिश्रण पिस्टनच्या वरच्या दहन कक्षेत प्रवेश करते. कॉम्प्रेशननंतर, स्पार्क प्लगच्या इलेक्ट्रोड्सवर इलेक्ट्रिकल स्पार्क खराब झाल्यामुळे मिश्रण प्रज्वलित होते. म्हणूनच गॅसोलीन इंजिनांना स्पार्क इग्निशन (SI) इंजिन देखील म्हणतात.

डिझेल इंजिनमध्ये, दहन कक्षातील पिस्टन केवळ हवा दाबतो, जो प्रचंड दाबाच्या प्रभावाखाली (किमान 40 बार - म्हणून "उच्च दाब" असे नाव आहे) 600-800 डिग्री सेल्सियस तापमानाला गरम केले जाते. अशा उष्ण हवेमध्ये इंधनाचे इंजेक्शन केल्याने ज्वलन कक्षातील इंधनाची त्वरित स्व-इग्निशन होते. या कारणास्तव, डिझेल पॉवरट्रेनना कॉम्प्रेशन इग्निशन (CI) इंजिन देखील म्हटले जाते. सुरुवातीपासून, ते ज्वलन चेंबरमध्ये इंधन इंजेक्ट करून पुरवले गेले होते, आणि सेवन मॅनिफोल्डमध्ये नाही, जे फक्त इंजिनला हवा पुरवते. दहन कक्ष विभागला गेला आहे की नाही यावर अवलंबून, डिझेल इंजिन अप्रत्यक्ष किंवा थेट इंजेक्शनसह पॉवर युनिट्समध्ये विभागले गेले.

अप्रत्यक्ष इंजेक्शन

डिझेल, जरी ते डायरेक्ट इंजेक्शन सिस्टीमसह पदार्पण केले असले तरी, ते फार काळ वापरले गेले नाही. या सोल्यूशनमुळे बर्याच समस्या उद्भवल्या आणि ऑटोमोटिव्ह उद्योगात ते 1909 मध्ये पेटंट केलेल्या अप्रत्यक्ष इंजेक्शनने बदलले. मोठ्या स्थिर आणि सागरी इंजिनमध्ये तसेच काही ट्रकमध्ये थेट इंजेक्शन राहिले. प्रवासी कार डिझायनर्सने अप्रत्यक्ष-इंजेक्शन डिझेलला पसंती दिली, सुरळीत ऑपरेशन आणि कमी आवाज.

डिझेल इंजिनमधील "अप्रत्यक्ष" या शब्दाचा अर्थ गॅसोलीन इंजिनपेक्षा पूर्णपणे वेगळा आहे, जेथे अप्रत्यक्ष इंजेक्शन म्हणजे सेवन मॅनिफोल्डमध्ये हवा-इंधन मिश्रणाचे इंजेक्शन. अप्रत्यक्ष इंजेक्शन डिझेल इंजिनमध्ये, थेट इंजेक्शन डिझाइनप्रमाणे, इंजेक्टरद्वारे परमाणुयुक्त इंधन देखील ज्वलन कक्षात प्रवेश करते. हे फक्त असे आहे की ते दोन भागांमध्ये विभागले गेले आहे - एक सहायक भाग, ज्यामध्ये इंधन इंजेक्ट केले जाते आणि मुख्य भाग, म्हणजे. पिस्टनच्या थेट वरची जागा ज्यामध्ये इंधन ज्वलनाची मुख्य प्रक्रिया होते. चेंबर्स चॅनेल किंवा चॅनेलद्वारे एकमेकांशी जोडलेले असतात. फॉर्म आणि कार्याच्या दृष्टीने, चेंबर्स प्राथमिक, भोवरा आणि वायु जलाशयांमध्ये विभागलेले आहेत.

नंतरचे वापरले जाऊ शकत नाही, कारण त्यांचे उत्पादन व्यावहारिकरित्या बंद झाले आहे. प्रीचेंबर्स आणि स्वर्ल चेंबर्सच्या बाबतीत, नोजल सहायक चेंबरच्या पुढे स्थापित केले जाते आणि त्यात इंधन इंजेक्ट करते. तेथे, प्रज्वलन होते, नंतर अर्धवट जळलेले इंधन मुख्य चेंबरमध्ये प्रवेश करते आणि तेथे जळते. प्रीचेंबर किंवा स्वर्ल चेंबर असलेले डिझेल सुरळीत चालतात आणि त्यात हलक्या क्रॅंक सिस्टम असू शकतात. ते इंधनाच्या गुणवत्तेसाठी संवेदनशील नसतात आणि त्यांना साध्या डिझाइनचे नोजल असू शकतात. तथापि, ते थेट इंजेक्शन डिझेलपेक्षा कमी कार्यक्षम आहेत, जास्त इंधन वापरतात आणि कोल्ड इंजिन सुरू करण्यात अडचण येते. आज, प्रवासी कारमधील अप्रत्यक्ष इंजेक्शन डिझेल इंजिन भूतकाळातील गोष्ट आहे आणि यापुढे तयार केली जात नाही. आज बाजारात आधुनिक कारमध्ये ते क्वचितच आढळतात. ते फक्त भारतीय हिंदुस्थान आणि टाटा, रशियन UAZ, ब्राझीलमध्ये विकल्या जाणार्‍या जुन्या पिढीतील मित्सुबिशी पाजेरो किंवा अर्जेंटिनामध्ये देऊ केलेल्या फोक्सवॅगन पोलो यासारख्या डिझाइनमध्ये आढळू शकतात. ते आफ्टरमार्केट वाहनांमध्ये मोठ्या प्रमाणात वापरले जातात.

थेट इंजेक्शन

हे सर्व त्याच्यापासून सुरू झाले. तथापि, थेट इंजेक्शनचे फायदे सुरुवातीला शोषले गेले नाहीत. इंधनाच्या योग्य फिरत्याचे महत्त्व माहित नव्हते आणि त्याचे ज्वलन इष्टतम नव्हते. इंधनाच्या गुठळ्या तयार झाल्या, ज्याने काजळी तयार होण्यास हातभार लावला. पिस्टनवरील प्रक्रिया खूप वेगवान झाल्या, इंजिनांनी कठोर परिश्रम केले, क्रॅन्कशाफ्ट बेअरिंग द्रुतपणे नष्ट केले. या कारणास्तव, अप्रत्यक्ष इंजेक्शनला प्राधान्य देऊन, थेट इंजेक्शन सोडण्यात आले.

मुळांकडे परत येणे, परंतु आधुनिक आवृत्तीत, केवळ 1987 मध्येच घडले, जेव्हा फियाट क्रोमा 1.9 टीडीने मोठ्या प्रमाणात उत्पादनात प्रवेश केला. थेट इंधन इंजेक्शनसाठी कार्यक्षम इंजेक्शन उपकरणे, उच्च इंजेक्शन दाब, चांगल्या दर्जाचे इंधन आणि अतिशय मजबूत (आणि म्हणून जड) क्रॅंकसेट आवश्यक आहे. तथापि, ते उच्च कार्यक्षमता आणि कोल्ड इंजिनची सुलभ सुरुवात प्रदान करते. डायरेक्ट इंजेक्शन डिझेल इंजिनसाठी आधुनिक सोल्यूशन्स प्रामुख्याने पूर्णपणे सपाट डोक्यावर आणि योग्य आकाराच्या चेंबर्स (पोकळ्या) असलेल्या पिस्टनवर आधारित असतात. इंधनाच्या योग्य अशांततेसाठी चेंबर्स जबाबदार असतात. डायरेक्ट इंजेक्शन आज पॅसेंजर कार डिझेल इंजिनमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते.

डायरेक्ट इंजेक्शन - पंप इंजेक्टर

पारंपारिक डिझेल इंजिनमध्ये, विविध प्रकारचे पंप इंधन पुरवण्यासाठी जबाबदार असतात. अग्रगण्य काळात, इंधन इंजेक्शन संकुचित हवेसह केले जात होते; 20 च्या दशकात, हे पुन्हा डिझाइन केलेल्या तेल पंपांसह केले गेले. 300 च्या दशकात, डिझेल इंजिनसाठी डिझाइन केलेले विशेष पंप आधीच मोठ्या प्रमाणावर वापरले गेले होते. सुरुवातीला, हे सीरियल पंपांवर आधारित होते जे कमी दाब (60 बार पर्यंत) तयार करतात. 1000 च्या दशकापर्यंत अक्षीय वितरक (80 पेक्षा जास्त बार) असलेले अधिक कार्यक्षम पंप दिसू लागले. सत्तरच्या दशकाच्या मध्यात त्यांना यांत्रिक इंजेक्शन नियंत्रण मिळाले आणि ऐंशीच्या दशकाच्या मध्यात त्यांना इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण मिळाले (BMW 524td, 1986).

30 च्या दशकात ट्रकमध्ये वापरलेले पंप-इंजेक्टर हे इंधन इंजेक्शनचे थोडे वेगळे मार्ग होते, ते 1998 मध्ये प्रथमच (Passat B5 1.9 TDI) फॉक्सवॅगन चिंतेने प्रवासी कारमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले होते. थोडक्यात, पंप इंजेक्टर हे स्वतःचे पंप असलेले इंजेक्टर आहे, जे कॅमशाफ्टद्वारे चालवले जाते. अशा प्रकारे, सिलेंडरमध्ये दबाव आणण्याची आणि इंजेक्शन देण्याची संपूर्ण प्रक्रिया सिलेंडरच्या डोक्यापर्यंत मर्यादित आहे. सिस्टीम अतिशय कॉम्पॅक्ट आहे, पंपला इंजेक्टरला जोडणार्‍या कोणत्याही इंधन रेषा नाहीत. म्हणून, नोजल पल्सेशन नाही, ज्यामुळे इंधन आणि गळतीचे डोस नियंत्रित करणे कठीण होते. युनिट इंजेक्टर चेंबरमध्ये इंधनाची अंशतः वाफ होत असल्याने, इंजेक्शनची वेळ लहान असू शकते (सुरू करणे सोपे). सर्वात महत्वाचे, तथापि, 2000-2200 बारचे खूप जास्त इंजेक्शन दाब आहे. सिलिंडरमधील इंधनाचा डोस हवेत पटकन मिसळतो आणि अतिशय कार्यक्षमतेने जळतो.

सर्वसाधारणपणे, पंप-इंजेक्टर डिझेल इंजिन उच्च कार्यक्षमता, कमी इंधन वापर, उच्च गती आणि उच्च पॉवर घनता मिळविण्याची शक्यता द्वारे दर्शविले जाते. परंतु युनिट इंजेक्टर इंजिन तयार करणे महाग आहे, मुख्यतः सिलेंडर हेडच्या जटिलतेमुळे. त्याचे काम कठोर आणि जोरात आहे. जेव्हा युनिट इंजेक्टरद्वारे चालविले जाते, तेव्हा उत्सर्जन समस्या देखील उद्भवतात, ज्याने VW च्या या सोल्यूशनचा त्याग करण्यात मोठा हातभार लावला.

डायरेक्ट इंजेक्शन - कॉमन रेल

कॉमन रेल इंजेक्शन सिस्टमचा सर्वात महत्त्वाचा घटक म्हणजे "कॉमन रेल", एक प्रकारचा टाकी ज्याला "प्रेशराइज्ड फ्यूल एक्युम्युलेटर" असेही म्हणतात, ज्यामध्ये पंप डिझेल इंधन टाकतो. प्रत्येक सिलेंडरसाठी समान दाब राखून ते थेट पंपमधून नव्हे तर टाकीमधून नोजलमध्ये प्रवेश करते.

लाक्षणिकरित्या, आपण असे म्हणू शकतो की प्रत्येक इंजेक्टर पंपमधून इंधनाच्या काही भागाची वाट पाहत नाही, परंतु तरीही खूप जास्त दाबाने इंधन असते. इंजेक्टरला चालना देणारे विद्युत आवेग दहन कक्षांना इंधन पुरवण्यासाठी पुरेसे असतात. अशी प्रणाली आपल्याला मल्टी-फेज इंजेक्शन्स (अगदी 8 टप्पे प्रति इंजेक्शन) तयार करण्यास अनुमती देते, ज्यामुळे दबाव हळूहळू वाढीसह इंधनाचे अगदी अचूक दहन होते. अत्यंत उच्च इंजेक्शन दाब (1800 बार) अगदी लहान छिद्रे असलेल्या इंजेक्टरच्या वापरास परवानगी देतो जे जवळजवळ धुक्याच्या स्वरूपात इंधन वितरीत करतात.

हे सर्व इंजिनची उच्च कार्यक्षमता, सुरळीत चालणे आणि कमी आवाजाची पातळी (थेट इंजेक्शन असूनही), चांगली कुशलता आणि कमी एक्झॉस्ट उत्सर्जन यामुळे पूरक आहे. तथापि, सामान्य रेल्वे इंजिनांना उच्च दर्जाचे इंधन आणि सर्वोत्तम फिल्टरची आवश्यकता असते. इंधनातील दूषित घटक इंजेक्टर नष्ट करू शकतात आणि नुकसान करू शकतात ज्याची दुरुस्ती करणे अत्यंत महाग आहे.